哈工大机械原理课程设计包装生产线方案六

Harbin Institute of Technology

课程设计说明书

课程名称： 机械原理课程设计 设计题目： 产品包装生产线（方案6） 院 系： 船舶与海洋工程学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师：

产品包装生产线(方案6)

1.题目要求

如图1所示，输送线1上为小包装产品，其尺寸为长*宽*高=600*200*200，采取步进式输送方式，把产品送至托盘A上（托盘A上平面与输送线1的上平面等高）托盘A上升5mm、顺时针回转90°后，把产品推入输送线2。然后，托盘A顺时针回转90°、下降5mm，恢复原始位置。原动机转速为1430rpm，产品输送量分三档可调，每分钟向输送线2分别输送10，18，30件小包装产品。

图1

2.项目设计

（1）构件时序关系分析

如图1所示，执行构件1带动产品在输送线1上运动。A处产品上升，旋转的是执行构件2，而执行构件3在A处把产品推到下一个位置。三个执行构件的运动时序关系如下： 执行构件

运动情况 执行构件1 进 退 执行构件2 停

升5mm 停 降5mm 执行构件2 停

顺时90° 针停 顺时针停 90° 执行构件3 停 进 退 停 图2 如图2可看出，构件1为连续往复，构件2为间歇往复和间歇单向转动，构件3间歇往复。三个构件的工作周期关系为T1=T2=T3。

（2）构件运动关系分析

根据前面构件时序关系分析，而且因为源动件为电机。则构件1工作应该具

有把一个连续单向运动转化为连续往复移动的功能。电动机每转动一周，构件1往复运动一次。则构件1的主动件转速分别为10，18，30rpm。

10、18、30rpm

图3 执行机构1的运动功能

电机转速为1430rpm，为了在构件1的主动件上分别获得10，18，30rpm的转速，则电动机到构件1之间的传动比iz有3种 iz1=143 iz2= 79.44 iz3=47.66

总传动比由定传动比ic与变传动比iv组成，满足以下关系式：

iz1 =ic*iv1 iz2=ic*iv2 iz3=ic*iv3

三种传动比中iz1最大，iz3最小。由于定传动比ic是常数，因此3种传动比中iv1

最大，iv3最小。若采用滑移齿轮变速，其最大传动比最好不要大于4.5，取：

iv1=4

则有：

ic=错误！未找到引用源。= 35.75

错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。= 2.22 错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。= 1.33

于是，有级变速单元如图4：

i = 4, 2.22, 1.33

图4 有级变速运动功能单元

为保证系统过载时不至于损坏，在电动机和传动系统之间加一个过载保护环节。过载保护运动功能单元可采用带传动实现，这样，该运动功能单元不仅具有过载保护能力，还具有减速功能，如图5所示。

错误！未找到引用源。

图5 过载保护运动功能单元

整个传动系统仅靠过载保护功能单元的减速功能不能实现全部定传动比，因此，在传动系统中还要另加减速运动功能单元，减速比为

i = 错误！未找到引用源。 =14.3

减速运动功能单元如图6所示。

i=14.3

图6 执行机构1的运动功能

根据上述运动功能分析，可以得到实现执行构件1运动的功能系统图，如图7所示。

1430rpm i=2.5 iv = 4, 2.22, 1.33 i=14.3

图7 实现执行构件1运动的运动功能系统图

为了使用同一原动机驱动执行构件2，应该在图7所示的运动功能系统图加上1个运动分支功能单元，使其能够驱动分支执行构件2，该运动分支功能单元如图8所示。执行构件2有两个执行运动，一个是间歇往复移动，另一个是间歇单向转动，并且这两个运动的运动平面互相垂直。执行构件3只有一个执行运动，为间歇往复移动，其运动方向与执行构件1的运动方向垂直。为了使执行构件2和执行构件3的运动和执行构件1的运动保持正确的空间关系，可以加一个运动传递方向转换功能单元，如图9所示。

图8 运动分支功能单元

图9 运动传递方向转换的运动功能单元

经过运动传递方向转换功能单元输出的运动需要分成三个运动分支分别驱动执行构件2的2个运动和执行构件3的一个运动。因此，需要加一个运动分支功能分支单元，如图10所示。

图10 运动分支功能单元

执行构件2的一个运动是间歇往复移动，将连续转动转换成间歇往复移动功能单

元，如图11所示。

图11 连续转动转换为间歇往复移动的运动功能单元

执行构件2的另一个运动是间歇单向转动，且其运动平面与第一个运动的运动平面垂直，因此，可以选用运动传递方向转换功能单元，如图12所示。

图12运动传动方向转换的运动功能单元

然后再把这个运动经过下一个运动单元把连续单向转动化成间歇单向转动，以驱动构件2的第二个运动，如图13所示。

图13 连续单向转动转换为间歇单向转动的运动功能单元

根据上述分析可以得出实现执行构件1和执行构件2运动功能的运动功能系统图，如图14所示。

1 2 3 4 执行构件1 5 6

7 执行构件2

9

8 10 图14 执行构件1、2的运动功能系统图

执行构件3需要进行间歇往复移动，为此，需要将连续转动转换为间歇转动。故采用如图15所示运动单元把连续单向转动化成间歇单向转动。

图15 连续单向转动转换为间歇单向转动的运动功能单元

执行构件3需要进行间歇往复移动，而实现连续单向转动转换为单向转动的运动功能单元的不完全齿轮角度过小，所以要采用如图16运动放大以带动图17把连续转动转换为往复移动的运动功能单元的曲柄滑块机构以实现间歇往复。

图16 运动放大功能单元

图17把连续转动转换为往复移动的运动功能单元

1 2 3 4 执行构件1 5 6 7 执行构件2

停 （0.1T） 9

8 10 11

12 13 执行构件3 停 （0.1T） 14

图18 产品包装生产线的运动功能系统图

（3）运动方案拟定

根据图18所示的运动功能系统图,选择适当的机构替代运动功能系统图中的各个运动功能单元,便可拟定出机械系统运动方案。

图18中的运动功能单元1是原动机。根据产品包装生产线的工作要求，可以选择电动机作为原动机。如图19所示。

1430rpm

1

图19 电动机替代运动功能单元1

图18中的运动功能单元2是过载保护单元兼具减速功能，可以选择带传动实现，如图20所示。

2

图20 传动带替代运动单元2

图18中的运动功能单元3是有级变速功能单元，可以选择滑移齿轮变速传动替代，如图21所示。

i = 4, 2.22, 1.33

图21 滑移齿轮变速替代运动功能单元3

图18中的运动功能单元4是减速功能，可以选择3级齿轮传动代替，如图22所示。

i=14.3

图22 3级齿轮传动替代运动功能单元4

图18中的运动功能单元6将连续传动转换为往复摆动，可以选择导杆滑块机构替代，如图23所示。

图23导杆滑块机构替代运动功能单元6

图18中的运动功能单元7是运动传递方向转换功能单元，可以用圆锥齿轮传动替代，如图24所示。

i = 1

图24 圆锥齿轮传动替代减速运动功能单元7

图18中运动功能单元5是运动分支功能单元，可以用运动功能单元7锥齿轮传动的主动轮、运动功能单元6导杆滑块结构的曲柄与运动功能单元4的运动输出齿轮固联替代，如图25所示。

图25 2个运动功能单元的主动件固联替代运动功能单元5

图18中运动功能单元9将连续传动转换为间歇往复移动，可以选用凸轮机构替

代，如图26。

图26凸轮机构替代运动功能单元9

图18中的功能单元11是改变传递方向的，可以选择圆锥齿轮传动替代，如图27。

图27 圆锥齿轮传动机构代替运动功能单元10

图18中运动功能单元11是把连续转动转换为间歇转动的运动功能单元，由运动循环图可知该运动功能单元在一个工作周期之内有两次停歇和两次转动，且两次停歇时间不同，于是可以用不完全齿轮机构代替该运动功能单元，如图 28所示。

图28 不完全齿轮传动机构代替运动功能单元11

图18中运动功能单元8是运动分支功能单元，可以用运动功能单元9、运动功能单元10锥齿轮传动的主动轮、运动功能单元12齿轮传动的主动轮与运动功能单元7的运动输出齿轮固联代替，如图29所示。

图29个运动功能单元的主动件固联替代运动功能单元8

图18中运动功能单元12是把连续转动转换为间歇转动的运动功能单元，可以用不完全齿轮机构替代。如图 30所示。

图30 不完全齿轮传动机构代替运动功能单元12

图18中运动功能单元13是加速功能，可以选择齿轮传动代替，传动比为，如图30所示。

图31 用齿轮传动替代运动功能单元13

图18中运动功能单元14是把连续转动转换为连续往复移动的运动功能单元，可以用曲柄滑块机构替代，如图32所示。

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